JP7277724B2 - electrical conductivity cell - Google Patents
electrical conductivity cell Download PDFInfo
- Publication number
- JP7277724B2 JP7277724B2 JP2019065146A JP2019065146A JP7277724B2 JP 7277724 B2 JP7277724 B2 JP 7277724B2 JP 2019065146 A JP2019065146 A JP 2019065146A JP 2019065146 A JP2019065146 A JP 2019065146A JP 7277724 B2 JP7277724 B2 JP 7277724B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- outer cylinder
- axial direction
- electrical conductivity
- hole
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Description
本発明は、液体の電気伝導率を測定するための電気伝導率セルに関するものである。 The present invention relates to an electrical conductivity cell for measuring the electrical conductivity of liquids.
従来、河川水などの環境水、飲料水、産業などで使用される水溶液などの液体の電気伝導率を測定するために電気伝導率セルが用いられている（特許文献１）。図７は、従来の電気伝導率セル２０１の概略断面側面図である。電気伝導率セル２０１は、複数の電極２０３が設けられた略円柱状の電極部２０２と、電極部２０２を囲むように設けられた略円筒状の外筒２０５と、を有する。電極部２０２は、例えば略円柱状（又は円板状）の電極２０３と、電気絶縁体２０４と、が交互に繋げられて構成されている。外筒２０５は、電気絶縁体で形成され、電極部２０２の軸線方向（以下「電極軸線方向」ともいう。）における電極部２０２の先端部（以下「電極先端部」ともいう。）２０２ａ側の端部に開口部２０５ｃが設けられている。電気伝導率セル２０１を用いて電気伝導率を測定するには、電気伝導率セル２０１を被検液中に浸漬することで、電極部２０２と外筒２０５との間の略円筒状の空間（測定空間）Ｔに被検液を導入する。そして、電極部２０２の電極２０３を用いて測定空間Ｔ内の被検液に電流を流し、被検液の電気抵抗を測定することで、被検液の電気伝導率を測定する。電気伝導率セル２０１には、２極式、３極式、４極式、５極式などが知られているが、図７では３極式の例を示している。また、一般に、電気伝導率の測定には交流電流が用いられてインピーダンス（交流抵抗）が測定される。
Conventionally, electrical conductivity cells have been used to measure the electrical conductivity of liquids such as environmental water such as river water, drinking water, and aqueous solutions used in industry (Patent Document 1). FIG. 7 is a schematic cross-sectional side view of a conventional
外筒２０５は、例えば電気伝導率セル２０１が被検液を収容した容器の壁面付近で用いられた場合に壁面の材料や壁面と電極２０３との間の距離などによって測定値が変動することなどを抑制するために設けられる。しかし、例えば電気伝導率セル２０１を被検液に浸漬する際などに、測定空間Ｔ内に気泡を巻き込んでしまうことがある。測定空間Ｔ内に気泡があると、例えば電極２０３と外筒２０５との間に気泡が挟まるなどして、測定空間Ｔ内の被検液のインピーダンスが本来よりも大きく（電気伝導率が本来よりも小さく）測定されてしまう。
For example, when the
そこで、従来、外筒２０５には、測定空間Ｔ内の気泡を外筒２０５の外部へと排出するために、電極軸線方向における電極部２０２の基端部（以下「電極基端部」ともいう。）２０２ｂよりに、貫通孔（気泡抜き孔）２０６が設けられている。つまり、通常、電気伝導率セル２０１は、電極先端部２０２ａ側を下方、電極基端部２０２ｂ側を上方に向けて被検液に浸漬されて用いられる。そのため、電気伝導率セル２０１を被検液に浸漬する際などに測定空間Ｔに入った気泡が上方へ移動し、上方に配置された貫通孔２０６を通して外筒２０５の外部に排出されることが企図されている。
Therefore, conventionally, in the
しかしながら、従来の電気伝導率セル２０１の構成では、測定空間Ｔ内の気泡を十分に外筒２０５の外部に排出できないことがあった。
However, in the configuration of the conventional
外筒２０５の貫通孔２０６は、従来一般に、円形（真円や楕円）とされている。貫通孔２０６を通した気泡の排出（気泡抜き）をしやすくするために、単純に貫通孔２０６の大きさ（直径）を大きくすることが考えられる。しかし、貫通孔２０６の大きさを単純に大きくすると、気泡の排出はしやすくなるものの、測定空間Ｔ内の被検液のインピーダンスを正しく測定できなくなることがある。つまり、本来は図８（ａ）中の実線で示す電流による測定空間Ｔ内の被検液のインピーダンスが測定目的である。しかし、貫通孔２０６の大きさを単純に大きくすると、電極先端部２０２ａ側の外筒２０５の開口部２０５ｃと貫通孔２０６との間での、外筒２０５の外側の液体などを通る回路（図５（ａ）中の破線）のインピーダンスが小さくなる。その結果、外筒２０５の外側のインピーダンスの影響（外来の影響）が大きくなって、測定空間Ｔ内の被検液のインピーダンスを正しく測定できなくなることがある。
The
これに対して、次のような方法で、測定空間Ｔ内の被検液のインピーダンスに対する外筒２０５の外側の液体などを通る回路のインピーダンスを大きくし、外筒２０５の外側のインピーダンスの影響を低減することが考えられる。つまり、図８（ｂ）に示すように最も電極先端部２０２ａ側の電極２０３よりもさらに電極先端部２０２ａ側に絶縁部を設けたり、図８（ｃ）に示すように最も電極基端部２０２ｂ側の電極２０３と貫通孔２０６との間の距離を大きくしたり、図８（ｄ）に示すように電極先端部２０２ａ側の外筒２０５の長さを延長したりすることである。しかし、これらの方法で十分な効果を得ようとすると、電気伝導率セル２０１が大きくなるため、電気伝導率セル２０１の小型化を妨げる要因となる。
On the other hand, the following method is used to increase the impedance of the circuit passing through the liquid outside the
また、上述のように、貫通孔２０６は、従来一般に円形とされ、外筒２０５の周方向に相互に間隔をあけて複数（例えば２～４個）設けられている。この貫通孔２０６は、電極基端部２０２ｂ側、すなわち、上方に円弧形状の辺を有するため、隣接する貫通孔２０６の境界部分の特に上方に気泡が溜まりやすい（図４（ｄ））。このように気泡が溜まると、更に気泡が溜まって電極２０３と外筒２０５との間に気泡が挟まったり、電極２０３と外筒２０５との間に気泡が挟まらない場合でも気泡の溜まり方が異なっていたりすることで、測定空間Ｔ内の被検液の本来のインピーダンスが測定されなくなることがある。
Further, as described above, the through-
したがって、本発明の目的は、外筒の貫通孔を通した外筒の内部から外部への気泡の排出がしやすい電気伝導率セルを提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an electrical conductivity cell in which air bubbles can be easily discharged from the inside of the outer cylinder to the outside through the through holes of the outer cylinder.
上記目的は本発明に係る電気伝導率セルにて達成される。要約すれば、本発明は、略円柱状の電極部であって、前記電極部の軸線方向に沿って相互に間隔をあけて複数の電極が設けられた電極部と、略円筒状の外筒であって、前記外筒の内周面と前記電極部の外周面との間に間隔をあけて前記電極部との間に略円筒状の空間を形成するように配置され、前記軸線方向における前記電極部の先端部側の端部が開口しており、前記軸線方向における前記電極部の基端部側の端部よりに前記外筒の周方向に沿って相互に間隔をあけて複数の貫通孔が形成されている外筒と、を有する電気伝導率セルにおいて、前記貫通孔は、前記軸線方向における前記基端部側の２つの隅部がそれぞれ略角形状を有し、前記軸線方向における前記先端部側の２つの隅部がそれぞれＲ形状を有するか又は前記軸線方向における前記先端部側に円弧形状の辺を有し、前記Ｒ形状の曲率半径は、少なくとも前記貫通孔の対向する２辺に内接する円の半径の１２．５％以上、１００％以下であることを特徴とする電気伝導率セルである。 The above objective is achieved with an electrical conductivity cell according to the present invention. In summary, the present invention provides a substantially cylindrical electrode portion, which includes a plurality of electrodes spaced apart from each other along the axial direction of the electrode portion, and a substantially cylindrical outer cylinder. A space is provided between the inner peripheral surface of the outer cylinder and the outer peripheral surface of the electrode portion to form a substantially cylindrical space between the electrode portion and the axial direction. The end of the electrode portion on the distal end side is open, and a plurality of electrodes are spaced apart from each other along the circumferential direction of the outer cylinder from the end on the proximal end side of the electrode portion in the axial direction. and an outer cylinder in which a through hole is formed, wherein the through hole has two corners on the base end side in the axial direction, each of which has a substantially rectangular shape. The two corners on the tip side of each have an R shape or have an arc-shaped side on the tip side in the axial direction, and the radius of curvature of the R shape is at least opposite to the through hole The electrical conductivity cell is characterized by being 12.5% or more and 100% or less of the radius of a circle inscribed on two sides .
本発明によれば、外筒の貫通孔を通した外筒の内部から外部への気泡の排出をしやすくすることができる。 According to the present invention, air bubbles can be easily discharged from the inside of the outer cylinder to the outside through the through holes of the outer cylinder.
以下、本発明に係る電気伝導率セルを図面に則して更に詳しく説明する。 Hereinafter, the electrical conductivity cell according to the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
［実施例１］
１．電気伝導率測定用プローブの全体構成
図１は、本発明を適用した電気伝導率測定用プローブ（以下「ＥＣプローブ」ともいう。）１００の断面図である。また、図２（ａ）は、ＥＣプローブ１００の側面図であり、図２（ｂ）は電気伝導率セルで構成された後述するセンサユニット１の側面図である。なお、図１は、図２（ａ）中のＡ－Ａ線断面を示している。ここでは、上下は重力方向の上下であり、ＥＣプローブ１００は、通常、後述する電極先端部２ａ側を下方、電極基端部２ｂ側を上方に向けて用いられるものとする。
[Example 1]
1. 1. Overall Configuration of Electrical Conductivity Measuring Probe FIG. 1 is a cross-sectional view of an electrical conductivity measuring probe (hereinafter also referred to as “EC probe”) 100 to which the present invention is applied. FIG. 2(a) is a side view of the
本実施例では、ＥＣプローブ１００は、電気伝導率セルで構成されたセンサユニット１と、測定ユニット１１０と、を有する。測定ユニット１１０は、センサユニット１から取得したアナログ信号をセンサユニット１の測定結果を示すデジタル信号に変換する測定回路１１１ａを有している。本実施例では、測定ユニット１１０は、ケーブル１２０を介して計測装置本体（図示せず）に接続され、測定回路１１１ａで変換したデジタル信号を計測装置本体に送信する。計測装置本体は、測定ユニット１１０から取得したデジタル信号を処理して測定結果の表示などを行う。また、本実施例では、計測装置本体に対してＥＣプローブ１００が着脱可能であると共に、測定ユニット１１０に対してセンサユニット１が着脱可能とされている。ＥＣプローブ１００と計測装置本体とによって電気伝導率計測装置が構成される。
In this embodiment, the
センサユニット１は、略円柱状の電極部２と、電極部２を囲むように設けられた略円筒状の外筒５と、を有する。電極部２には、電極部２の軸線方向（「電極軸線方向」）Ｖに沿って相互に間隔をあけて複数の電極３（３ａ、３ｂ、３ｃ）が設けられている。外筒５は、外筒５の内周面５ａと電極部２の外周面２ｃとの間に間隔をあけて電極部２との間に略円筒状の空間（測定空間）Ｔを形成するように配置されている。また、外筒５は、電極軸線方向Ｖにおける電極部２の先端部（「電極先端部」）２ａ側の端部が開口している。すなわち、外筒５は、電極先端部２ａ側の端部に開口部５ｃを有する。さらに、外筒５は、電極軸線方向Ｖにおける電極部２の基端部（「電極基端部」）２ｂ側の端部よりに、外筒５の周方向に沿って相互に間隔をあけて複数の貫通孔６が形成されている。本実施例では、センサユニット１は、３極式の電気伝導率セルで構成されている。
The
更に説明すると、センサユニット１は、支持部材１０及び電極棒１１を備えたセンサ本体１Ａと、外筒５と、を有して構成される。支持部材１０は、略円筒状とされ、電極軸線方向Ｖの電極先端部２ａ側の端部に、他の部分よりも小径とされた支持部１０ａが設けられている。また、電極棒１１は、略円柱状とされ、電極軸線方向Ｖの電極基端部２ｂ側の端部に、他の部分よりも小径とされた接続部１１ａが設けられている。そして、支持部材１０の支持部１０ａに形成された開口部に電極棒１１の接続部１１ａが嵌合されて、センサ本体１Ａが構成される。センサユニット１は、全体として略細長円柱状とされている。支持部材１０の支持部１０ａと、電極棒１１の接続部１１ａ以外の部分の外径と、は略同一とされている。本実施例では、電極棒１１と、支持部材１０の支持部（外筒５との接合部７よりも電極先端部２ａ側の部分）１０ａと、によって、略円柱状の電極部２が構成されるものとする。
More specifically, the
電極棒１１は、略円柱状（又は円板状）の電極３と、電気絶縁体で形成された略円筒状のセパレータ４と、が交互に繋げられて構成されている。３個の電極３のうち最も電極先端部２ａ側の第１電極３ａは、円板状とされ、円形の端面が電極先端部２ａに露出し、環状の周面が電極部２の外周面２ｃから露出するように形成されて、セパレータ４に取り付けられている。また、３個の電極のうち中央の第２電極３ｂ、及び最も電極基端部２ｂ側の第３電極３ｃは、それぞれ環状の周面が電極部２の外周面２ｃから露出するように形成されて、セパレータ４に固定されている。各電極３は、電極棒１１の内部でリード線８に接続され、このリード線８は、支持部材１０へと引き出され、支持部材１０の内部を通って、支持部材１０に設けられた回路基板１２に接続されている。本実施例では、各電極３は、チタンで形成されている。ただし、これに限定されるものではなく、電気伝導率セルの電極として適した、典型的には導電性材料で形成されていればよく、例えばＳＵＳ（ステンレス鋼）、ハステロイ（ニッケル基合金の商品名）、白金、グラッシーカーボンなどであってもよい。また、本実施例では、セパレータ４は、ＰＰ（ポリプロピレン）で形成されている。ただし、これに限定されるものではなく、典型的に樹脂材料とされる電気絶縁性材料で形成されていればよい。
The
外筒５は、電極基端部２ｂ側の端部の内周面に設けられたネジ部が、支持部材１０の外周面に設けられたネジ部に螺合されることで、センサ本体１Ａに固定される。外筒５は電極部２と略同軸的に配置される。外筒５の構成、及び外筒５と電極部２との位置関係などについては後述して更に詳しく説明する。
The
支持部材１０の、電極軸線方向Ｖにおける電極棒１１が取り付けられる側とは反対側の端部近傍には、回路基板１２が設けられており、上述のようにこの回路基板１２に電極棒１１から引き出されたリード線８が接続されている。また、この回路基板１２には、センサユニット側コネクタ１３が設けられており、後述する測定ユニット１１０の回路基板１１１に設けられた測定ユニット側コネクタ１１２と接続可能とされている。本実施例では、支持部材１０は、ＰＰ（ポリプロピレン）で形成されているが、これに限定されるものではなく、上記セパレータ４の場合と同様の電気絶縁性材料で形成されることが好ましい。
A
測定ユニット１１０には、測定回路１１１ａを備えた回路基板１１１が設けられている。また、この回路基板１１１には、測定ユニット側コネクタ１１２が設けられており、上述のセンサユニット１の回路基板１２に設けられたセンサユニット側コネクタ１３と接続可能とされている。また、測定ユニット１１０は、センサユニット１の電極軸線方向Ｖにおける電極先端部２ａ側とは反対側の端部が挿入されて嵌合される凹部１１３を有する。そして、センサユニット１が測定ユニット１１０の凹部１１３に挿入され、センサユニット側コネクタ１３と測定ユニット側コネクタ１１２とが着脱可能に接続されることで、センサユニット１と測定ユニット１１０とが一体化されて、ＥＣプローブ１００が構成される。
The
なお、本実施例では、支持部材１０の電極軸線方向Ｖにおける電極棒１１が取り付けられる側とは反対側の端部近傍の外周面と、測定ユニット１１０の凹部１１３の内周面と、の間に、封止部材としてのＯリング１４が配置されて、センサユニット１の内部が液密に保たれている。また、本実施例では、センサユニット１は、スライド移動させられて測定ユニット１１０の凹部１１３に嵌合される。そして、センサユニット１の外周を取り巻くように配置された固定部材としての袋ナット１５が、測定ユニット１１０のセンサユニット１側の端部に螺合されることで、センサユニット１は測定ユニット１１０に対して固定されるようになっている。
In this embodiment, between the outer peripheral surface of the
また、センサユニット１は、上記とは逆に測定ユニット１１０から取り外されて、交換することが可能とされている。また、測定ユニット１１０の回路基板１１１から引き出された配線は、ケーブル１２０としてまとめられて計測装置本体に接続される。本実施例では、測定ユニット１１０は、上記ケーブル１２０の端部に設けられたプローブ側コネクタ（図示せず）と、計測装置本体に設けられた本体側コネクタ（図示せず）と、によって、計測装置本体に対して着脱可能に接続される。
In addition, the
ＥＣプローブ１００を用いて電気伝導率を測定するには、センサユニット１の電極先端部２ａ側を下方に向けて被検液中に浸漬することで、電極部２と外筒５との間の略円筒状の測定空間Ｔに被検液を導入する。そして、センサユニット１の電極３を用いて測定空間Ｔ内の被検液に交流電流を流し、被検液のインピーダンスを測定することで、被検液の電気伝導率を測定する。本実施例では、センサユニット１は、概略、第２電極３ｂと第１電極３ａとの間、及び第２電極３ｂと第３電極３ｃとの間に交流電圧を印加して、測定空間Ｔ内の被検液に交流電流を流し、測定空間Ｔ内の被検液のインピーダンスを測定することで、測定空間Ｔ内の被検液の電気伝導率を測定する。
In order to measure the electrical conductivity using the
２．外筒の構成、及び外筒と電極部との位置関係
次に、本実施例における外筒５について更に詳しく説明する。図３は、センサユニット（以下「電気伝導率セル」という。）１の電極部２及び外筒５の近傍を拡大して示す断面側面図である。
2. Configuration of Outer Cylinder and Positional Relationship Between Outer Cylinder and Electrode Part Next, the
電極部２には、上述のように、第１、第２、第３電極３ａ、３ｂ、３ｃが設けられている。本実施例では、第１電極３ａが、電極軸線方向Ｖにおいて複数の電極３のうち最も電極先端部２ａ側に配置された「先端電極」であり、第３電極３ｃが、最も電極基端部２ｂ側に配置された「基端電極」であり、第２電極３ｂが、中央に配置された「中央電極」である。本実施例では、第１、第２、第３電極３ａ、３ｂ、３ｃの電極軸線方向Ｖにおける幅Ｗは、略同一であり、３ｍｍである。また、本実施例では、電極軸線方向Ｖにおける少なくとも電極先端部２ａから貫通孔６に隣接する位置までの領域の電極部２の直径Ｄ１は、略同一であり、１０ｍｍである。また、本実施例では、第１、第２、第３電極３ａ、３ｂ、３ｃの直径もこの直径Ｄ１と略同一であり、１０ｍｍである。また、本実施例では、第１、第２、第３電極３ａ、３ｂ、３ｃは、電極軸線方向Ｖにおいて略等間隔に設けられている。なお、各電極３の位置は、電極軸線方向Ｖにおける各電極３の中央位置で代表するものとする。本実施例では、第１電極３ａの位置と第２電極３ｂの位置との間の距離Ｌ１、第２電極３ｂの位置と第３電極３ｃの位置との間の距離Ｌ２は、それぞれ３３ｍｍである。
The
外筒５は、電極部２を取り囲むように配置され、電極軸線方向Ｖにおける電極基端部２ｂ側の端部が、支持部材１０に螺合されて接合される。本実施例では、この外筒５と支持部材１０との螺合による接合部が、電極部２と外筒５との接合部７である。本実施例では、この接合部７に隣接して、外筒５の周方向に相互に間隔をあけて複数の貫通孔６が設けられている。本実施例では、外筒５には、複数の貫通孔６として、外筒５の周方向に沿って略等間隔に４つの貫通孔６が設けられている。つまり、外筒５の周方向において互いに対向する位置に配置された２つの貫通孔６の組が２組設けられている。なお、貫通孔６の数は４個に限定されるものではなく、典型的には２～４個である。
The
なお、各電極３と外筒５の内周面５ａとの間の距離Ｌ３は、１ｍｍ以上、３ｍｍ以下であることが好ましい。この距離Ｌ３が１ｍｍより小さいと、気泡を排出しにくくなる。また、この距離Ｌ３が３ｍｍより大きいと、測定値の直線性が低下しやすくなることがある。本実施例では、この距離Ｌ３は１．７ｍｍである。また、本実施例では、外筒５の内径Ｄ２は、少なくとも第１電極３ａと対向する位置から第３電極３ｃと対向する位置までの領域の内径は略同一であり、１３．４ｍｍである。また、本実施例では、電極軸線方向Ｖにおける第１電極３ａの電極先端部２ａ側の端部（すなわち、電極先端部２ａ）から外筒５の電極先端部２ａ側の端部までの距離Ｌ４は０．５ｍｍ程度である。
A distance L3 between each
そして、貫通孔６は、電極軸線方向Ｖにおける電極基端部２ｂ側の２つの隅部がそれぞれ略角形状を有し、電極軸線方向Ｖにおける電極先端部２ａ側の２つの隅部がそれぞれＲ形状（円弧形状）を有するか（図４（ａ））又は電極軸線方向Ｖにおける電極先端部２ａ側に円弧形状の辺を有する（図４（ｂ））形状とされる。本実施例では、上述のように、貫通孔６は、外筒５の周方向に沿って略等間隔に４つ設けられている。
Two corners of the through-
なお、略角形状とは、２辺が完全に直交する形状のみを意味するものではなく、製造上の理由などにより、９０°に対して±５°程度の範囲の角度を有して交差する形状、あるいは十分に小さい曲率半径（典型的には０．５ｍｍ以下）の円弧形状とされている場合も含むものである。また、Ｒ形状、円弧形状とは、完全に円弧形状であることのみを意味するものではなく、製造上の理由などにより斯界にて一般に許容される程度に円弧形状からずれている場合も含むものである。 Note that the term “substantially angular shape” does not mean only a shape in which two sides are completely perpendicular to each other. It also includes a shape or an arc shape with a sufficiently small radius of curvature (typically 0.5 mm or less). Further, the R shape and the circular arc shape do not only mean a complete circular arc shape, but also include cases where the circular arc shape is deviated to the extent generally permitted in the field due to manufacturing reasons or the like. .
更に説明すると、図４（ａ）は、本実施例における各貫通孔６を示す模式図である。本実施例では、４つの貫通孔６の形状は実質的に同一である。本実施例では、貫通孔６の、電極軸線方向Ｖにおける電極基端部２ｂ側の辺（上辺）６ａ、及び電極先端部２ａ側の辺（下辺）６ｂは、それぞれ平面視において電極軸線方向Ｖと略直交する方向に延びる。そして、これら上辺６ａと下辺６ｂとが、平面視において電極軸線方向Ｖと略平行に延びる２つの辺（縦辺）６ｃで連結されている。ただし、図４（ｂ）に示すように、貫通孔６の電極軸線方向Ｖにおける電極先端部２ａ側の辺（下辺）６ｂを円弧形状の辺としてもよい。
To explain further, FIG. 4(a) is a schematic diagram showing each through
このように、貫通孔６を、従来の円形から、四角形と円形とを組み合わせた形状とすることで、貫通孔６を通した気泡の排出をしやすくして、測定空間Ｔの上方に気泡が溜まる可能性を低減させると共に、必要以上に貫通孔６を大きくすることで電気伝導率の測定値に対する外筒５の外側のインピーダンスの影響が大きくなることを抑制することができる。つまり、図４（ｄ）に示すように、貫通孔６が従来の円形の場合は、隣接する貫通孔６の境界部分の特に上方に気泡がたまりやすい。これに対して、図４（ｃ）に示すように、貫通孔６の上方の２か所の隅部を略角形状とすることで、特に気泡が溜まりやすい隣接する貫通孔６の境界部分の上方において貫通孔６の開口面積を大きくして（すなわち、隣接する貫通孔６の境界部分を小さくして）、気泡の排出をしやすくすることができる。一方、貫通孔６の下方の２か所の隅部をＲ形状とする（又は下方の辺を円弧形状とする）ことで、貫通孔６の電極３（第３電極３ｃ）に近い側を必要以上に大きくしてしまうことで測定値に対する外筒５の外側のインピーダンスの影響が大きくなることを抑制することができる。また、貫通孔６を必要以上に大きくしなくてよいため、外筒５の外側のインピーダンスの影響を低減するために図８（ｂ）～（ｄ）を参照して説明したような方法による対策が必要なくなり、電気伝導率セル１の小型化を図ることができる。
Thus, by changing the shape of the through-
本実施例では、貫通孔６の、平面視における電極軸線方向Ｖと略直交する方向の幅Ｗ１は８ｍｍであり、平面視における電極軸線方向Ｖと略平行な方向の幅Ｗ２は８ｍｍである。そして、本実施例では、上辺６ａと縦辺６ｃとで形成される２つの隅部６ｄはそれぞれ略角形状とされている。貫通孔６は、これに限定されるものではないが、電極軸線方向Ｖと略直交する方向及び電極軸線方向Ｖの幅Ｗ１、Ｗ２が、それぞれ６ｍｍ以上、８ｍｍ以下であることが好ましい。この幅Ｗ１、Ｗ２が６ｍｍより小さいと、気泡の排出がしにくくなる。また、この幅Ｗ１、Ｗ２が８ｍｍより大きくなると、測定値に対する外筒５の外側のインピーダンスの影響が大きくなる傾向がある。なお、この幅Ｗ１、Ｗ２は、外筒５の内周面側の貫通孔６の開口部の幅で代表するものとする。また、換言すると、この幅Ｗ１、Ｗ２は、外筒５の円周長さに対して１０％以上、１５％以下であることが好ましい。なお、この場合の外筒５の円周長さは、電極軸線方向Ｖにおける貫通孔６の略中央における外筒の内周の周長で代表するものとする。また、貫通孔６の下辺６ｂ側の２つの隅部６ｅのＲ形状の曲率半径は、少なくとも貫通孔６の対向する２辺に内接する円の半径の１２．５％以上、１００％以下であることが好ましい。本実施例では、上記対向する２辺とは、上辺６ａと下辺６ｂ、又は２つの縦辺６ｃである。このＲ形状の曲率半径が上記範囲より小さい場合には、上述した隣接する貫通孔６の境界部分の特に上方に溜まりやすい気泡の排出をしやすくしつつ、測定値に対する外筒５の外側のインピーダンスの影響を抑制する効果が得にくくなる。より具体的には、これに限定されるものではないが、このＲ形状の曲率半径は、１ｍｍ以上、４ｍｍ以下が好ましい。
In this embodiment, the width W1 of the through
また、本実施例における電気伝導率セル１は、以下に示すような追加の特徴を有している。
The
本実施例では、図５（ａ）に示すように、貫通孔６を形成する縁部のうち、電極軸線方向Ｖにおける電極基端部２ｂ側の一辺（上辺）６ａの縁部６ｆは、外筒５の内周面５ａ側から外周面５ｂ側に向かうにつれて貫通孔６の開口が広がるようにテーパーが設けられている。このように貫通孔６の上辺６ａの縁部６ｆにテーパーを設けることで、貫通孔６を通した気泡の排出のしやすさを更に向上させることができる。気泡の排出のしやすさを更に向上させる観点から、この貫通孔６の縁部のテーパーは、５°以上、４５°以下の角度αで形成されていることが好ましい。なお、この角度αは、電極軸線方向Ｖと略直交する方向に対してなす角度である。本実施例では、この角度αは３０°である。
In the present embodiment, as shown in FIG. 5A, among the edges forming the through
また、本実施例では、図５（ｂ）に示すように、電極軸線方向Ｖにおける、電極部２と外筒５との接合部７に隣接し、少なくとも一部が貫通孔６と対向する領域（これを電極部２の「根本」ともいう。）９の電極部２の外周面２ｃに、電極軸線方向Ｖに沿って電極先端部２ａ側から電極基端部２ｂ側に向かうにつれて外径が大きくなるようにテーパーが設けられている。このように電極部２の根本９にテーパーを設けることで、測定空間Ｔ内の気泡を貫通孔６に向けて導きやすくなり、貫通孔６を通した気泡の排出のしやすさを更に向上させることができる。気泡の排出のしやすさを更に向上させる観点から、この電極部２の根本９のテーパーは、５°以上、６０°以下の角度βで形成されていることが好ましい。なお、この角度βは、電極軸線方向Ｖと略直交する方向に対してなす角度である。本実施例では、この角度βは４５°である。
Further, in this embodiment, as shown in FIG. 5(b), a region adjacent to the
また、電極軸線方向Ｖにおいて、電極基端部２ｂ側の貫通孔６の端部（上端）の位置は、電極部２と外筒５との接合部７と略同じ位置、又はこの接合部７に対して電極先端部２ａとは反対側であることが好ましい。つまり、図６に示す距離Ｌ５が０ｍｍ以上であることが好ましい。このような位置関係とすることで、貫通孔６より上方に気泡が溜まるデッドスペースが形成されないようにすることができる。本実施例では、図３に示すように、貫通孔６の上端の位置を、電極部２と外筒５との接合部７と略同じ位置とした。なお、貫通孔６の上端の位置は、外筒５の内周面側の貫通孔６の開口部における上端の位置で代表するものとする。
In addition, in the electrode axial direction V, the position of the end (upper end) of the through
また、図６に示すように、電極軸線方向Ｖにおいて、最も電極基端部２ｂ側に配置された第３電極（基端電極）３ｃの電極基端部２ｂ側の端部から、電極先端部２ａ側の貫通孔６の端部（下端）までの距離Ｌ６は、０ｍｍ以上、２ｍｍ以下（貫通孔６の端部（下端）の方が電極基端部２ｂ側）であることが好ましい。このような位置関係とすることで、電気伝導率セル１の小型化を図ることができる。本実施例では、貫通孔６の上方の隅部６ｄを略角形状、下方の隅部６ｅをＲ形状とすることで、貫通孔６の電極３（第３電極）に近い側を必要以上に大きくすることなく気泡の排出を良好に行うことができる。そのため、外筒５の外側のインピーダンスの影響による測定値の誤差を抑制しつつ、貫通孔６と電極３（第３電極３ｃ）との間の距離を可及的に小さくすることができる。本実施例では、上記距離Ｌ６は０ｍｍである。なお、貫通孔６の下端の位置は、外筒５の内周面側の貫通孔６の開口部における下端の位置で代表するものとする。
Further, as shown in FIG. 6, in the electrode axial direction V, from the end portion of the electrode
３．セル定数に対する影響など
例えば、従来の電気伝導率セル１の外筒５に代えて本発明に従う外筒５を適用し、本発明に係る電気伝導率セル１を構成する場合、外筒５の違いにより測定値（セル定数）が大幅に変化することを避けることが望ましい。なお、電極間の抵抗をＲ、電極間の距離をＬ（ｍ）、電極の面積をＳ（ｍ２）、電気伝導率をκ（Ｓ／ｍ）とすると、次の関係が成り立つ。
Ｒ＝Ｌ／Ｓ×１／κ
κ＝Ｌ／Ｓ×１／Ｒ
上記式中のＬ／Ｓは電気伝導率セル１に固有の値でセル定数と呼ばれる。セル定数が大きければ大きいほど、同じ溶液でもインピーダンスの測定結果は大きくなる。電極間の距離Ｌ及び電極の面積Ｓが変わっていない場合に、セル定数Ｌ／Ｓが変われば、外筒５の外側のインピーダンスの影響を受けていることになる。そのため、所定の電気伝導率の被検液を用いてセル定数を測定する（あるいはセル定数を固定して所定の電気伝導率の被検液の電気伝導率を測定する）ことで、外筒５の外部のインピーダンスの影響の有無、程度を判断することができる。
3. Influence on cell constant, etc. For example, when the
R=L/S×1/κ
κ=L/S×1/R
L/S in the above formula is a value unique to the
ここで、貫通孔６の形状が異なる外筒５について、測定値に対する影響について調べた。ここでは、比較例、本実施例の外筒５について調べた。比較例の外筒５では、本実施例の外筒５の貫通孔６に代えて、本実施例の外筒５の貫通孔６と実質的に同じ位置に、直径８ｍｍの円形の貫通孔６が４つ設けられている。そして、比較例、本実施例の外筒５を同じ電気伝導率セル（東亜ディーケーケー株式会社製、ＣＴ－２７１１２Ｂ）１に装着し、セル定数として同じ値である２５０ｍ－１を用いて被検液としての標準液の電気伝導率の測定を行った。標準液としては、２５℃に温調したＫＣｌ水溶液（０．０１ｍｏｌ／Ｌ（旧ＪＩＳ標準液Ｃ）、０．１ｍｏｌ／Ｌ（旧ＪＩＳ標準液Ｂ）、１ｍｏｌ／Ｌ（旧ＪＩＳ標準液Ａ））を用いた。また、これら各標準液を用いて各例の電気伝導率セルを校正し、それぞれの標準液でのセル定数を求めた。
Here, the effects on the measured values were investigated for the
なお、上述のように異なる構成の外筒５を用いた他は、比較例及び本実施例の電気伝導率セル１の構成は実質的に同じであり、同一の計測装置を用いて、実質的に同じ環境で測定を行った。また、いずれの測定も外筒５の内部には気泡が実質的に無い状態で行った。実験に用いた電気伝導率セル１の主要部（電極部２の電極の構成や配置など）は、前述の本実施例の電気伝導率セル１と同等のものである。
In addition, except for using the
結果を表１、表２に示す。表１（ａ）は、各例について電気伝導率の測定値と、各標準液の電気伝導率の理論値と、を示す。また、表１（ｂ）は、表１（ａ）の結果に基づく、比較例の電気伝導率の測定値に対する本実施例の電気伝導率の測定値の差（相対値（％）：比較例の測定値を１００％とした場合の本実施例の測定値の１００分率）を示す。表２（ａ）は、各例の電気伝導率セルを各標準液で校正した場合のセル定数を示す。また、表２（ｂ）は、表２（ａ）の結果に基づく、比較例の電気伝導率セルのセル定数に対する本実施例の電気伝導率セルのセル定数の差（相対値（％）：比較例のセル定数を１００％とした場合の本実施例のセル定数の１００分率）を示す。 Tables 1 and 2 show the results. Table 1(a) shows the measured electrical conductivity for each example and the theoretical electrical conductivity for each standard solution. Further, Table 1(b) shows the difference (relative value (%): Comparative Example is 100% of the measured value of this example). Table 2(a) shows the cell constant when the electrical conductivity cell of each example is calibrated with each standard solution. In addition, Table 2(b) shows the difference in the cell constant of the electrical conductivity cell of the present example with respect to the cell constant of the electrical conductivity cell of the comparative example (relative value (%): 100% of the cell constant of the present embodiment when the cell constant of the comparative example is 100%.
表１、表２からわかるように、いずれの標準液についても、比較例の外筒５を用いた場合と本実施例の外筒５を用いた場合とで測定値、セル定数のずれは１％未満である。このように、外筒５の貫通孔６を従来の円形から本実施例の形状に変更したことによる電気伝導率の測定値に対する影響はないことがわかった。
As can be seen from Tables 1 and 2, for both standard solutions, there is a difference of 1 in the measured value and the cell constant between the case of using the
４．効果
本実施例の電気伝導率セル１を様々な条件で被検液に浸漬して確認したところ、従来の円形の貫通孔６を備えた外筒５を有する電気伝導率セル１よりも気泡を排出しやすいことがわかった。
4. Effect When the
以上説明したように、本実施例によれば、貫通孔６の上方の隅部６ｄを略角形状、下方の隅部６ｅをＲ形状（あるいは円弧形状の辺）とすることで、隣接する貫通孔６の境界部分の特に上方に気泡が溜まりやすくなることを抑制することができる。これにより、貫通孔６を必要以上に大きくすることで外筒５の外側のインピーダンスが測定値に影響することを抑制しつつ、外筒５の貫通孔６を通した外筒５の内部から外部への気泡の排出をしやすくすることができる。
As described above, according to the present embodiment, the
［その他の実施例］
以上、本発明を具体的な実施例に即して説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではない。
[Other Examples]
Although the present invention has been described with reference to specific examples, the present invention is not limited to the above-described examples.
上述の実施例では、電気伝導率セルは測定回路を備えた電気伝導率測定用プローブのセンサユニットとして構成されていたが、実質的に電気伝導率セルからなり、アナログ信号を計測装置本体に送り、計測装置本体が備えた測定回路によって電気伝導率が求められるものであってもよい。 In the above-described embodiment, the electric conductivity cell was configured as a sensor unit of an electric conductivity measuring probe equipped with a measuring circuit. Alternatively, the electrical conductivity may be determined by a measuring circuit provided in the main body of the measuring device.
また、上述の実施例では電気伝導率セルは３極式のものであったが、２極式、４極式、５極式などのものであってもよい。 Further, although the electrical conductivity cell in the above-described embodiment is of the three-electrode type, it may be of the two-electrode, four-electrode, or five-electrode type.
１ 電気伝導率セル（センサユニット）
２ 電極部
３ 電極
５ 外筒
１００ 電気伝導率測定用プローブ
１１０ 測定ユニット
1 Electrical conductivity cell (sensor unit)
2
Claims (6)
略円筒状の外筒であって、前記外筒の内周面と前記電極部の外周面との間に間隔をあけて前記電極部との間に略円筒状の空間を形成するように配置され、前記軸線方向における前記電極部の先端部側の端部が開口しており、前記軸線方向における前記電極部の基端部側の端部よりに前記外筒の周方向に沿って相互に間隔をあけて複数の貫通孔が形成されている外筒と、
を有する電気伝導率セルにおいて、
前記貫通孔は、前記軸線方向における前記基端部側の２つの隅部がそれぞれ略角形状を有し、前記軸線方向における前記先端部側の２つの隅部がそれぞれＲ形状を有するか又は前記軸線方向における前記先端部側に円弧形状の辺を有し、前記Ｒ形状の曲率半径は、少なくとも前記貫通孔の対向する２辺に内接する円の半径の１２．５％以上、１００％以下であることを特徴とする電気伝導率セル。 a substantially cylindrical electrode portion having a plurality of electrodes spaced apart from each other along the axial direction of the electrode portion;
A substantially cylindrical outer cylinder, which is arranged so as to form a substantially cylindrical space between the inner peripheral surface of the outer cylinder and the outer peripheral surface of the electrode section with a gap provided therebetween. The ends of the electrode portions on the distal end side in the axial direction are open, and the ends of the electrode portions on the proximal end side in the axial direction are mutually aligned along the circumferential direction of the outer cylinder. an outer cylinder having a plurality of spaced through holes;
In an electrical conductivity cell having
In the through hole, two corners on the base end side in the axial direction each have a substantially rectangular shape, and two corners on the tip end side in the axial direction each have an R shape. It has an arc-shaped side on the tip end side in the axial direction, and the curvature radius of the R-shape is at least 12.5% or more and 100% or less of the radius of a circle inscribed in two opposing sides of the through hole. An electrical conductivity cell characterized by :
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019065146A JP7277724B2 (en) | 2019-03-28 | 2019-03-28 | electrical conductivity cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019065146A JP7277724B2 (en) | 2019-03-28 | 2019-03-28 | electrical conductivity cell |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2020165743A JP2020165743A (en) | 2020-10-08 |
| JP7277724B2 true JP7277724B2 (en) | 2023-05-19 |
Family
ID=72714489
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2019065146A Active JP7277724B2 (en) | 2019-03-28 | 2019-03-28 | electrical conductivity cell |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7277724B2 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005291914A (en) | 2004-03-31 | 2005-10-20 | Miura Co Ltd | Electric conductivity sensor equipped with temperature sensor |
| WO2007004583A1 (en) | 2005-07-01 | 2007-01-11 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Liquid state sensor |
| JP2008215954A (en) | 2007-03-01 | 2008-09-18 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Fluid state detection sensor |
| JP2009020063A (en) | 2007-07-13 | 2009-01-29 | Saginomiya Seisakusho Inc | Electrode of resistivity meter |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0536206Y2 (en) * | 1986-06-14 | 1993-09-13 | ||
| JPH01254853A (en) * | 1988-04-05 | 1989-10-11 | Nikoku Kikai Kogyo Kk | Electrode for measuring conductivity |
| JPH01259249A (en) * | 1988-04-08 | 1989-10-16 | Nikoku Kikai Kogyo Kk | Electrode for conductivity measurement |
-
2019
- 2019-03-28 JP JP2019065146A patent/JP7277724B2/en active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005291914A (en) | 2004-03-31 | 2005-10-20 | Miura Co Ltd | Electric conductivity sensor equipped with temperature sensor |
| WO2007004583A1 (en) | 2005-07-01 | 2007-01-11 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Liquid state sensor |
| JP2008215954A (en) | 2007-03-01 | 2008-09-18 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Fluid state detection sensor |
| JP2009020063A (en) | 2007-07-13 | 2009-01-29 | Saginomiya Seisakusho Inc | Electrode of resistivity meter |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2020165743A (en) | 2020-10-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3759606B2 (en) | Electrical impedance tomography | |
| CN102539932B (en) | Conductivity sensor | |
| EP2725095A1 (en) | Capacitance probe for measuring the concentration of live biomass | |
| JPS6153659B2 (en) | ||
| JP7277724B2 (en) | electrical conductivity cell | |
| JP6074874B2 (en) | Electrochemical measurement device | |
| JP6949529B2 (en) | Electrochemical sensor | |
| JP2017026359A (en) | Water quality sensor | |
| JP7277723B2 (en) | electrical conductivity cell | |
| JP7277722B2 (en) | electrical conductivity cell | |
| JP4995260B2 (en) | Unique pH probe | |
| JP7080680B2 (en) | Conductivity measurement structure and pure water production equipment | |
| JP6653490B2 (en) | Electrochemical measurement device | |
| JP2013221892A (en) | Method and apparatus for measuring electrical resistivity of concrete | |
| US20220412716A1 (en) | Strain gauge, force sensor and interventional medical catheter | |
| EP1621876A1 (en) | Conductivity sensor | |
| KR101603762B1 (en) | Measuring device human body impedance having strain sensor | |
| JP2006208234A (en) | Liquid concentration detector | |
| WO2009113250A1 (en) | Thin-film electrode, and measuring cell and inspecting device having the electrode | |
| JPH01254853A (en) | Electrode for measuring conductivity | |
| JPH06194212A (en) | Electrostatic capacitance sensor | |
| JP2021162561A (en) | Detection device, measurement device, and measurement method | |
| CN210277164U (en) | Electrical impedance imaging device | |
| US12025436B2 (en) | Strain gauge, force sensor and interventional medical catheter | |
| WO2015108334A1 (en) | Device for measuring density of liquid using magnetostriction |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220317 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20221130 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20221213 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20230125 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230328 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230404 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230417 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7277724 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |